CN116423874A - 一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具，包括底板，底板上安装有芯模，还包括周向围设芯模的四块边模，各边模与芯模可拆卸连接；底板上设有沿边摸周向设置的阴模嵌入槽，阴模嵌入槽内安装有第一阴模，第一阴模与对应的边模间设有第一注胶间隙，第一阴模上盖设有第二阴模，第二阴模与芯模间设有第二注胶间隙，第一注胶间隙与第二注胶间隙贯通；第一阴模和第二阴模外包裹有外框。通过适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具设计实现复杂箱体一体成型，省去多余加工工序，使得内外型面不需要额外的机械加工，简化工艺流程，降低制备难度，减少成本，缩短制备周期。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料成型模具制作领域，尤其是涉及一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具。
背景技术
复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围，具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点。复合材料的成型方法较多，包括手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成 型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。
复合材料快速发展，被广泛的应用到各种产品上。其中有一类单面开口的空心产品，内部和外部几个或多个表面分布有加强筋或者加厚区，导致产品内外表面凹凸不平，且不规则。无论使用手糊、灌注工艺还是真空带压工艺，都需要使用模具。如果使用阳模进行制备，需要对外型面进行加工；如果使用阴模制备，织物/单向布不易铺贴，且内型面需要进行加工，内部筋条纵横，加工难度较大；而且，因为外部加厚区的存在，导致整体阴模无法脱模，如果使用整体阴模，需要四壁和底面厚度整体增加，最后外型面也需要经过加工。以上方法单独使用阴模或阳模工艺复杂，流程长，导致成本上涨。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具，通过适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具的设计，实现了复杂箱体一体成型，省去多余加工工序，使得内外型面不需要额外的机械加工，简化工艺流程，降低制备难度，减少成本，提高生产效率。
本发明提供的一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具，包括底板，底板上安装有芯模，还包括周向围设芯模的四块边模，各边模与芯模可拆卸连接；
底板上设有沿边模周向设置的阴模嵌入槽，阴模嵌入槽内安装有第一阴模，第一阴模与对应的边模间设有第一注胶间隙，第一阴模上盖设有第二阴模，第二阴模与芯模间设有第二注胶间隙，第一注胶间隙与第二注胶间隙贯通；
第一阴模和第二阴模外包裹有外框；
芯模的顶部设有第一异形凹槽
边模的外侧端面设有第二异形凹槽，第二异形凹槽向上延伸至边模8的上端面；
第一阴模内表面设有第三异形凹槽；
第二阴模下端面设有第四异形凹槽。
优选地，芯模通过可拆卸连接件与底板固接，可拆卸连接件为六角螺钉。
优选地，芯模的四周侧壁设有芯模凸起，各边模设有与各芯模凸起对应的边模插槽。
优选地，各边模内侧面设计有第一扶手凹槽。
优选地，第一阴模外侧壁周向设有第二扶手凹槽，第二阴模外侧壁周向有第三扶手凹槽。
优选地，外框内侧壁设有第一斜面，第一阴模和第二阴模的外侧壁设有与第一斜面分别匹配的第二斜面和第三斜面。
优选地，第一斜面与Y轴线夹角为1-5°。
优选地，在底板上开设外框安装槽，外框安装槽沿阴模嵌入槽周向设置，外框底部周向设有向下延伸的插接凸起，外框安装槽底部开设与与插接凸起一一对应插装的插接孔。
优选地，外框设有两个扶手横杆。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具的制备方法，包括如下步骤：
制备底板；
制备芯模，在芯模的顶部开设第一异形凹槽，将芯模固定于底板上；
制备与芯模匹配的边模，在边模的外侧端面开设第二异形凹槽，将边模与芯模通过边模插槽和芯模凸起插装连接；
在底板上开设沿边模周向设置的阴模嵌入槽；
制备第一阴模，在第一阴模的内表面开设第三异形凹槽，将第一阴模固定于阴模嵌入槽内；
制备第二阴模，在第二阴模下端面开设第四异形凹槽，将第二阴模盖设于第一阴模上
制备外框，将外框套装在第一阴模和第二阴模外。
本发明提供的一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具与现有技术相比具有以下进步：
1、本发明提供了一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具，成型时，外框在加压情况下可使第一阴模向中心压紧，形成多方向同时加压，利于箱体成型；脱模时，先将芯模抽出，接着将两块较小边模先向中心抽出，再沿竖直方向上拿出，同样最后将两块较大边模取出，完成边模脱模；第一阴模通过把手沿着对角线脱出，完成箱体整体脱模。
2、本发明提供了一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具，增加加压密封工装后该模具可适用于模压、RTM等闭模具成型工艺，可提高模具的适用性以及使用效率。本专利针对此类产品设计的闭模成型工艺，利用合适的模具使得内外型面不需要额外的机械加工，简化工艺流程，降低制备难度，减少成本，缩短制备周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中所述复合材料壳体成型分块模具示意图（剖视图）；
图2为本发明中所述第一阴模、第二阴模示意图（立体图）；
图3为本发明中所述芯模及边模结构示意图（立体图）；
图4为本发明中所述外框插接凸起处示意图（剖视图）；
图5为本发明中所述底板插接孔处示意图（剖视图）。
附图标记说明：
1、外框；2、第一阴模；3、第二阴模；4、阴模嵌入槽；5、外框把手；7、扶手横杆； 8、边模；9、芯模凸起；10、边模插槽；11、芯模；12、底板；13、第一扶手凹槽；14、第二扶手凹槽；15、第三扶手凹槽；16、外框安装槽；17、插接凸起；18、插接孔；201、第三异形凹槽；301、第四异形凹槽；801、第二异形凹槽；1101、第一异形凹槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种适用于复杂加筋复合材料壳体成型的分块模具，包括底板12，底板12上安装有芯模11，还包括周向围设芯模11的四块边模8，各边模8与芯模11可拆卸连接；
底板12上设有沿边模8周向设置的阴模嵌入槽4，阴模嵌入槽4内安装有第一阴模2，第一阴模2与对应的边模8间设有第一注胶间隙，第一阴模2上盖设有第二阴模3，第二阴模3与芯模11间设有第二注胶间隙，第一注胶间隙与第二注胶间隙贯通；
第一阴模2和第二阴模3外包裹有外框1；
芯模11的顶部设有第一异形凹槽1101；
边模8的外侧端面设有第二异形凹槽801，第二异形凹槽801向上延伸至边模8的上端面；
第一阴模2内表面设有第三异形凹槽201；
第二阴模3下端面设有第四异形凹槽301。
本发明提供的分块模具，阳模用于箱体内表面成型，考虑到脱模问题，
将阳模分为5部分，由芯模以及四周边模组成；芯模由内六角螺钉固定在底板上，用于成型箱体内部大部分底端形状，箱体内部四周及剩余底部形状由对应四块边模成型；芯模四周设有长形凸起，四块边模则有与之对应的凹槽，安装定位作用；脱模时，先将芯模抽出，接着将两块较小边模先向中心抽出，再沿竖直方向上拿出，同样最后将两块较大边模取出，完成阳模脱模。阴模用于箱体外部成型，分为第一阴模和第二阴模，第一阴模和第二阴模设计内凹式把手，便于安装拆卸，第一阴模底部与底板上阴模嵌入槽配合，实现定位。外框与第一阴模和第二阴模配合，便于合模；且外框在加压情况下可使内部阴模向中心压紧，形成多方向同时加压，利于箱体成型；外框底部与底板留有密封槽，确保整体密闭性。本发明提供的分块模具，利用分体式模具来实现箱体整体脱模，使复杂箱体实现一体成型，利用合适的模具使得内外型面不需要额外的机械加工，简化工艺流程，降低制备难度，减少成本，缩短制备周期，提高生产效率。
如图3所示，芯模11通过可拆卸连接件与底板12固接，可拆卸连接件为六角螺钉。
本发明提供的分块模具，芯模由内六角螺钉固定在底板上，用于成型箱体内部大部分底端形状，脱模时可将芯模连同底板一起抽出，方便脱模。
如图3所示，芯模11的四周侧壁设有芯模凸起9，各边模8设有与各芯模凸起9对应的边模插槽10。
本发明提供的分块模具，各边模用于成型箱体内部四周及除芯模区域剩余底部形状，脱模时，将芯模抽出后，先将两块较小边模向中心抽出，再沿竖直方向上拿出，再将两块较大边模按同样方法取出，完成边模脱模。
如图3所示，各边模8内侧面设计有第一扶手凹槽13。
本发明提供的分块模具，脱模时，将芯模抽出后，通过第一扶手凹槽可便于将各边模向内取出，便于完成边模脱模。
如图1所示，第一阴模2外侧壁周向设有第二扶手凹槽14，第二阴模3外侧壁周向有第三扶手凹槽15。
本发明提供的分块模具，阴模用于箱体外部成型，由第一阴模和第二阴模组成。脱模时，通过第二扶手凹槽和第三扶手凹槽可将第一阴模和第二阴模向外向上取出，便于安装拆卸。
如图2所示，外框1内侧壁设有第一斜面，第一阴模2和第二阴模3的外侧壁设有与第一斜面分别匹配的第二斜面和第三斜面。
本发明提供的分块模具，斜面设计可使得外框在加压情况下使得内部第一阴模向中心压紧，形成多方向同时加压，利于箱体成型。
如图1所示，第一斜面与Y轴线夹角为1-5°。
本发明提供的分块模具，外框加压F时，阴模受力F1=F*L1*sinθ/2*（L1+L2）（θ为斜面与底板Y轴线夹角, 外框长L1，宽L2，外框向下的荷载为F，则F1为L1边给阴模的左斜向下的力）。
如图1所示，在底板12上开设外框安装槽16，外框安装槽16沿阴模嵌入槽4周向设置，外框1底部周向设有向下延伸的插接凸起17，外框安装槽16底部开设与与插接凸起17一一对应插装的插接孔18。
本发明提供的分块模具，通过外框安装槽的设计，可使得外框与底板可拆卸连接，便于合模；通过插接孔与插接凸起的设计，可确保模具整体密封性；使用密封气囊包覆产品，进一步解决密封问题后使得该模具可用于模压以及RTM成型工艺，适用性较强，实现多用功能。
如图1所示，外框1设有扶手横杆7。
本发明提供的分块模具，扶手横杆的设计可使得脱模时直接将外框取下，便于安装拆卸外框。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具的制备方法为：
制备底板12；
制备芯模11，在芯模11的顶部开设第一异形凹槽1101，将芯模11固定于底板12上；
制备与芯模11匹配的边模8，在边模8的外侧端面开设第二异形凹槽801，将边模8与芯模11通过边模插槽10和芯模凸起9插装连接；
在底板12上开设沿边模8周向设置的阴模嵌入槽4；
制备第一阴模2，在第一阴模2的内表面开设第三异形凹槽201，将第一阴模2固定于阴模嵌入槽4内；
制备第二阴模3，在第二阴模3下端面开设第四异形凹槽301，将第二阴模3盖设于第一阴模2上；
制备外框1，将外框1套装在第一阴模2和第二阴模3外。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：包括底板（12），底板（12）上安装有芯模（11），还包括周向围设芯模（11）的四块边模（8），各边模（8）与芯模（11）可拆卸连接；
底板(12)上设有沿边模（8）周向设置的阴模嵌入槽（4），阴模嵌入槽（4）内安装有第一阴模（2），第一阴模（2）与对应的边模（8）间设有第一注胶间隙，第一阴模（2）上盖设有第二阴模（3），第二阴模（3）与芯模（11）间设有第二注胶间隙，第一注胶间隙与第二注胶间隙贯通；
第一阴模（2）和第二阴模（3）外包裹有外框（1）；
芯模（11）的顶部设有第一异形凹槽（1101）；
边模（8）的外侧端面设有第二异形凹槽（801），第二异形凹槽（801）向上延伸至边模（8）的上端面；
第一阴模（2）内表面设有第三异形凹槽（201）；
第二阴模（3）下端面设有第四异形凹槽（301）。
2.根据权利要求1所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：芯模（11）通过可拆卸连接件与底板（12）固接。
3.根据权利要求2所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：芯模（11）的四周侧壁设有芯模凸起（9），各边模（8）设有与各芯模凸起（9）对应的边模插槽（10）。
4.根据权利要求3所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：各边模（8）内侧面设计有第一扶手凹槽（13）。
5.根据权利要求4所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：第一阴模（2）外侧壁周向设有第二扶手凹槽（14），第二阴模（3）外侧壁周向有第三扶手凹槽（15）。
6.根据权利要求5所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：外框（1）内侧壁设有第一斜面，第一阴模（2）和第二阴模（3）的外侧壁设有与第一斜面分别匹配的第二斜面和第三斜面。
7.根据权利要求6所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：第一斜面与Y轴线夹角为1-5°。
8.根据权利要求7所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：在底板（12）上开设外框安装槽（16），外框安装槽（16）沿阴模嵌入槽（4）周向设置，外框（1）底部周向设有向下延伸的插接凸起（17），外框安装槽（16）底部开设与与插接凸起（17）一一对应插装的插接孔（18）。
9.根据权利要求8所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具，其特征在于：外框（1）设有扶手横杆（7）。
10.一种基于如权利要求9所述的适用于复杂加筋复合材料整体成型的分块模具的制备方法，其特征在于：
制备底板（12）；
制备芯模（11），在芯模（11）的顶部开设第一异形凹槽（1101），将芯模（11）固定于底板（12）上；
制备与芯模（11）匹配的边模（8），在边模（8）的外侧端面开设第二异形凹槽（801），将边模（8）与芯模（11）通过边模插槽（10）和芯模凸起（9）插装连接；
在底板（12）上开设沿边模（8）周向设置的阴模嵌入槽（4）；
制备第一阴模（2），在第一阴模（2）的内表面开设第三异形凹槽（201），将第一阴模（2）固定于阴模嵌入槽（4）内；
制备第二阴模（3），在第二阴模（3）下端面开设第四异形凹槽（301），将第二阴模（3）盖设于第一阴模（2）上；
制备外框（1），将外框（1）套装在第一阴模（2）和第二阴模（3）外。
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